Dette manuskriptet beskriver bruken av nese og bronkial absorpsjon teknikker, spesielt ved bruk av syntetiske absorberende matriser (SAM) prøve slimhinnene slimhinnen væske (MLF) av den øvre og nedre luftveier. Disse metodene gir bedre standardisering og toleranse enn eksisterende åndedretts prøvetaking teknikker.
Metoder for nasal absorpsjon (NA) og bronkial absorpsjon (BA) bruke syntetisk absorberende matriser (SAM) for å absorbere slimhinnene slimhinnen væske (MLF) av menneskelig luftveiene. NA er en ikke-invasiv teknikk som absorberer væske fra underlegen Concha, og forårsaker minimal ubehag. NA har gitt reproduserbar resultater muligheten til å gjenta ofte utvalg av den øvre luftveier.
Sammenligning alternative metoder for prøvetaking luftveiene mucosa, som nasopharyngeal aspirasjon (NPA) og konvensjonelle swabbing, er mer invasiv og kan resultere i større data variasjon. Andre metoder har begrensninger, for eksempel biopsier og bronkial prosedyrer er invasiv, sputum inneholder mange døde og døende celler krever LNG, utåndet pusten kondensat (EBC) inneholder vann og spytt og lavage prøvene er fortynnet og variabel.
BA kan utføres gjennom arbeider kanalen av en bronchoscope i klinikken. Prøvetaking er godt tolerert, og kan utføres på flere steder i luftveiene. BA resulterer i MLF prøver å være mindre fortynnet enn bronchoalveolar lavage (BAL) prøver.
Denne artikkelen viser teknikker av NA og BA og laboratoriet behandlingen av de resulterende prøvene, som kan skreddersys til den ønskede nedstrøms biomarkør måles. Disse absorpsjon teknikkene er nyttige alternativer til konvensjonell prøvetaking teknikker som brukes i klinisk åndedretts forskning.
De fleste luftveissykdommer føre en inflammatorisk respons, og det er et presserende behov for utvalg fra åndedretts slimhinnen i allergisk rhinitt, virus og sopp infeksjoner, tuberkulose, astma, kronisk obstruktiv lungesykdom, lunge fibrose og lunge kreft 1. Nasopharyngeal leveringstanken (NPA), nasal lavage og bronchoalveolar lavage (BAL) er vanlige teknikker for prøvetaking de øvre og nedre luftveier. Men presentere disse teknikkene problemer inkludert dårlig toleranse, fortynning av inflammatoriske mediatorer og kan ofte gjenta prøvetaking2. Et alternativ til NPA prøvetaking er bruk av vattpinner, enten nylon strømmet, bomull, eller rayon3,4, men disse har også begrensninger, siden de forårsake ubehag og skade nasal epitel, og i noen tilfeller irreversibel binding av inflammatoriske mediatorer5. Disse teknikkene kan vanligvis ikke gjentas serielt over en time, og alternative teknikker kan være mer effektive for påvisning av lavt overflod cytokiner og chemokines5,6. I tillegg kan bruker variasjon forbundet med disse teknikkene generere inkonsekvenser i data, som resulterer i kravet til større pasienten kohorter.
Alternativt har absorpsjon teknikker ved hjelp av både naturlige og syntetiske svamper blitt brukt til å samle MLF fra mucosal overflater. Ophthalmica svamper består av naturlige cellulose (f.eksWeck-cel) har blitt brukt til å prøve spytt, livmorhalsen, og vaginal sekret7. I tillegg syntetiske svamper laget av polyvinylalkohol (PVA) og hydroxylated polyvinylacetat (HPVA) har vært utnyttet8. Syv ulike absorberende materialer har blitt sammenlignet for prøvetaking oral væske før måler antistoffer9, mens polyuretan mini-svamper har blitt brukt til å samle humane tårer10.
Filter papir bestående av naturlige cellulosevatt fra bomull anlegget har vært mye brukt til å absorbere nasal sekreter siden banebrytende papiret Alam og kolleger i 199211,12,13,14, 15,16,17. Filter papir plater er produsert fra filteret kort (f.eks Shandon), og har vært benyttet for å måle histaminer og cytokiner etter kontrollert nasal allergen utfordringer og med naturlig allergen eksponering18,19 ,20,21. Men varierer forskjellige grupper av filter papir i deres grad av protein bindende og noe ikke slipp cytokiner. Ved hjelp av en syntetisk absorberende matrise (SAM) har derfor vært utviklet2,22,23. SAMs er nå vanligvis brukt å få nasal MLF av NA. Disse absorberende materiale er behagelig å bruke og kan få MLF fra betent nesen jevnlig over lengre tid.
Nasal absorpsjon er en form for presisjon Mucosal prøvetaking bruker en SAM for prøvetaking av MLF i øvre luftveiene. NA enheter produseres som CE-merket medisinsk utstyr fra medisinsk karakter materialer med rene rom, og er fri for støv og allergener. Den NA sampler består av et håndtak og SAM i et sterilt cryotube. SAM består av polymerer, vanligvis fibre, men det er også tilgjengelig som skum, og disse er valgt å være myk og absorberende, med rask wicking for prøvetaking. SAMs har minimal protein bindende tillate effektiv tilsettes av absorbert sekret. NA er en meget mild, ikke-invasiv teknikk som kan utføres på givere i alle aldre. I tillegg er føljetong prøvetaking, med noen få minutter, mulig. NA er validert mot eksisterende øvre luftveier prøvetaking teknikker5 og repeterende prøvetaking har tillatt generasjon av kinetic data etter utfordring i luftpassasjen med allergen23,24,25, bakteriell endotoxin26 og viral-type TLR agonister (Jha, A. et al., manuskriptet forberedelse). NA er også brukt i spedbarn undersøke naturhistorie atopi27,28,29 og viral bronchiolitis30.
Bronchoscopic microsampling (BMS) er en prosedyre for samling av MLF i nedre luftveiene som er utviklet av Olympus31,32,33. Dessverre er dette BMS systemet bare lisensiert i Japan. Olympus leverer to BMS systemer: med en fibrøs hydroxylated polyester (FHPE) sonde34,35,36,37, og med en bomull sonde33,38, 39 , 40 , 41 , 42 , 43. en stor snublestein er at BMS sonden brukes hos pasienter med astma forårsaket mucosal kontakt blødning, halvparten av alle prøver kontaminert med blod. Forfatterne konkluderte med at det ikke var mulig å prøve MLF med dette BMS systemet fra eksterne airways i astma pasienter43.
Som et alternativ, har vi utviklet BA bruker en myk SAM som kan utføres under bronchoscopic undersøkelse av lavere luftveiene, inkludert følgende eksperimentelle infeksjon i astmatiske fag med rhinovirus6. BA enheten består av: en ekstern hul kateter, en hånd-stykke som på aktivisering spyr SAM og en sentral plast guidekabel med SAM på enden. Som for NA, BA kits er produsert fra medisinsk karakter materialer med rene rom og er fri for støv og allergener. I tillegg er enheter CE merket og tilbys gamma irradiated. SAM stripen er myke, absorberende, og har raske wicking for prøvetaking. Det har også minimal protein bindende tillate effektiv tilsettes av absorbert sekret. Enheten kan passere gjennom kanalen arbeider av en bronchoscope og kan brukes til å raskt og prøve nøyaktig MLF ved bestemte områder av interesse i luftveiene. I motsetning til BAL eller BMS resulterer BA ikke i kontakt blødning eller ekstra pasient ubehag etter prosedyren.
Nøye overveielse bør gis til behandling NA og BA. Eksempler kan være direkte frosset og behandlet i grupper, eller kan bli behandlet umiddelbart. Type behandling kan skreddersys mot visse nedstrøms programmer, inkludert immunanalyser for cytokiner, chemokines og immunglobuliner eller elutions av bakteriell, viral og verten celle tilknyttede RNA. Vi presenterer klinisk innsamling og laboratoriet behandlingen teknikker knyttet NA og BA som en guide for kliniske forskere.
Resultater fra eksisterende airway prøvetaking teknikker er ansett som svært variabel; alternative prøvetaking teknikker for å standardisere forskning innen dette feltet5. NA BA tillater prøvetaking av MLF i en ikke-invasiv måte og har spennende muligheter å måle immunreaksjoner i friske og syke airways. Disse teknikkene tilbyr mange potensielle fordeler over eksisterende teknikker, inkludert større toleranse, samplingsfrekvens, muligheten til å gjenta ofte prøvetaking, lavere mellom brukeren variasjon, og redusert fortynning av immun meglere5 . Varigheten av absorpsjon og behandling teknikken brukes bør være optimalisert for hver studie og grundig opprettholdt mellom prøvetaking arrangementer. I tillegg i BA, bør stedet for prøvetaking i luftveiene nøye replikeres mellom individer.
NA og spesielt BA, er fortsatt relativt nye teknikker for klinisk forskning. Men har fordelene av disse teknikkene resultert i deres bruk i en rekke studier, inkludert forsiktig validering mot alternative teknikker5. Disse enhetene er nå tilgjengelig som CE-merket enheter klar for utbredt bruk i luftveiene forskning. Mens NA og BA føre eksempel anleggsselskap enn alternative prøvetaking teknikker, kan høyere innhentet konsentrasjoner resultere i større følsomhet for lav overflod immun meglere.
Avhengig av ønsket nedstrøms programmer, kan NA og BA prøver direkte fryses for senere behandling, styrke studie mulighetsstudie i en klinisk forskningsmiljø. Protokollen for eksempel håndtering kan også være tilpasset bestemte nedstrøms applikasjoner. Foreslått behandling teknikker kan brukes for samling av protein, lipid immun meglere eller nucleic syrer, men skal være optimalisert for hver studie. Spesielt kan MLF være elut med ulike buffere. Først kan immunanalyse bufferen brukes til å måle mucosal cytokiner, chemokines og antistoffer6,45. Buffere med høyere vaskemiddel nivåer kan også brukes til å garantere celle lysis oppstår, tillater inkludering av intra mobilnettet cytokiner. Chaotropic RNA utvinning buffere skal brukes for fastsettelse av viral infeksjon, viral laste, vert mRNA og microbiome. Alternativt kan organiske løsemidler brukes for lipidomics og massespektrometri.
Avslutningsvis er direkte absorpsjon av MLF fra mucosal overflater en spennende teknikk med potensiell bruk i luftveier, mage-tarm, urogenital og andre mucosal sykdommer. Men vil disse lovende absorpsjon teknikker kreve nøyaktige validering av prøvetaking og behandle teknikk for individuelle analyser (biomarkers) i hver sykdom innstilling. Dessuten, krever disse romanen presisjon mucosal prøvetaking teknikker validering mot konvensjonelle prøver, som fra blod, pust og sputum. Med disse teknikkene, kan MLF brukes til å måle mikrober, cytokiner, chemokines, prostanoids og antistoffer.
The authors have nothing to disclose.
Finansiering: Dette arbeidet var støttet av finansiering fra Imperial National Institute for Health Research (NIHR) biomedisinsk forskning sentrum (BRC), NIHR helse beskyttelse Research Unit (HPRU) i luftveisinfeksjoner ved Imperial College London i samarbeid Folkehelsen England (PHE) og NIHR keiserlige pasientsikkerhet translasjonsforskning sentrum. Synspunktene er de av forfatterne, og ikke nødvendigvis de av NHS, NIHR, avdeling for helse eller folkehelsen England.
Nasosorption (adult, 7mm width) | Hunt Developments | NSFL-FXI-11 | Different sizes are available for different patient groups/ages. |
Bronchosorption | Hunt Developments | BSFL-FXI-11 | Minimum bronchoscope channel size 2mm; Max working length 815mm |
Corning Costar Spin-X centrifuge tube filters (without membrane) | Sigma Aldrich | CLS9301-1000EA | |
Corning Costar Spin-X centrifuge tube filters (0.22um membrane) | Sigma Aldrich | CLS8160-24EA | For sterilisation of samples with infection risk. |
Assay (elution) buffer | Millipore | AB-33k | Not listed on the Millipore website but available through enquiry or general lab supply companies, such as Cedarlane. Contains 0.05% Tween-20 and 1% BSA. |
NP-40 Cell lysis buffer | Life Technologies | FNN0021 | Add bovine serum albumin to 1% (w/v). Can recover higher absolute mediator levels. |
Buffer RLT (RNA extraction) | Qiagen | 79216 | Allows recovery of RNA from nasosorption and bronchosorption samples. |
Trifluoroacetic acid | Sigma Aldrich | 302031-100ML-M | For elution of samples to be used in HPLC applications |
2.0ml micro-centrifuge tubes | Costar | 3213 | 2ml tubes are required for the Spin-X tube filters, traditional 1.5ml tubes will not fit these. |